轴流电机的定子及其制造过程的制作方法
轴流电机的定子及其制造过程的制作方法
【专利摘要】本发明描述了一种轴流电机的定子，其包含铁磁材料制成的环形铁芯(2)以及在可选配置中成角度地分布在铁芯(2)上的多个绕组(3)和齿(4)。在至少一个相对侧面上，齿具有成形轮廓，该成形轮廓限定至少一个夹持面(12)以便与设计成在铁芯(2)上稳固地挤压齿(4)的树脂基质共同作用。
【专利说明】轴流电机的定子及其制造过程
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴流电机的定子及其制造过程。
【背景技术】
[0002]轴流电机具有特殊的机构是已知的，其中绕组和/或永磁定子以及转子位于彼此靠近的各个平行盘上，该各个平行盘由厚度沿转子的旋转轴方向延伸的气隙间隔开来。因此该结构显然不同于径流电机。
[0003]这种类型的电机有两种主要结构，第一种包含插入在两个固定定子盘之间的单个转子，另一种包含插入两个转子盘之间的固定定子盘。
[0004]通常，轴流电机的转子是永磁体型，同时定子包含其上装有无数线圈的环形铁磁芯，线圈连接转子磁场。
[0005]更详细地，线圈插入在相同数量的由铁磁材料制成的齿之间，齿相对转子限定了上述气隙，并且齿与铁磁芯一同，确定定子磁通线的延伸。换句话说，齿从平行于转子的旋转轴的环形铁芯开始延伸，并且其内放置有线圈的槽被限定在齿间。不考虑所选的结构，制造定子的不同方法是现有已知的。
[0006]在第一方案中定子首先由一连串冲压板连接制造，限定已经具有齿和齿间槽的铁磁材料制成的主体的最终形状。然后线圈通过在各个槽中手动缠绕铜导线制成。
[0007]同时，一方面该系统给予定子显著的机械强度，应当注意的是，存在由于手动缠绕线圈导致的显著的构造复杂化的缺点。这对电机的生产成本有消极且严重的影响。
[0008]第二方案包含将环形平滑铁磁芯对半切割，以获得两个半环，并且接着在每个半环上安装先前制成的线圈。这种方案，定子可以被简单且廉价地制成(线圈可通过简单工业步骤获得)，不使用铁磁材料制成的齿。这导致的首要缺点为磁通的高分散性，磁通不能正确传输，因此这些机器具有差的性能水平。
[0009]第三方案由相同 申请人:的意大利专利申请RN2008A000062公开，并且包含在分成两半的环上插入预先安装的环形线圈，在线圈之间，同时插入由铁磁材料制成具有适当的座也用于安装在环形铁芯上的齿。该方案具有铁芯上齿的相当大的机械保持的优点。然而，应当注意，槽和环形铁芯之间存在间隙，该间隙对于允许齿简单地安装在环形铁芯上是必须的，该间隙引入增加磁路磁阻的气隙，对电机的性能有不利影响。
[0010]另一个方案由专利文献GB1364684公开；该文献记载了用于构造轴流机定子的步骤，并同时强调了其缺点，其中齿与环形铁芯分别制造，并且固定到环形铁芯，在施加线圈后，通过胶粘到环形铁芯的平坦表面。
[0011]然而,该方案在电气(胶的存在对磁路具有负面影响,对电机的性能有不利影响)和机械(齿的机械强度受限于胶的保持，胶可能不足以承受高磁力，高磁力倾向于把齿拉离环形铁芯)上都有缺点。
【发明内容】
[0012]因此本发明的目的在于提供一种克服现有技术中上述缺点的用于轴流电机的定子及其制造过程。
[0013]更具体地，本发明的目的在于提供一种具有良好性能水平的用于轴流电机的定子，其具有高机械强度并且同时被容易和廉价地制造。
[0014]本发明还涉及制造定子的过程。
[0015]该目的完全由根据本发明的定子来实现，其特征在所附权利要求中。
[0016]更具体地，根据本发明的定子包含环形铁芯，环形铁芯具有最初由铁芯分隔的容纳部和多个齿。
[0017]根据本发明，在面向定子轴的至少一个各自的切线表面上或在相反侧，至少一个齿具有成形轮廓，成形轮廓限定了面向环形铁芯的相反方向的至少一个夹持面；此外，定子包含覆盖并将环形铁芯和齿结合在一起的树脂基质。
[0018]优选地，夹持面基本平行于环形铁芯的接收面。
[0019]优选地，在齿的至少一个切线表面上，多个齿具有(更优选地，所有齿具有)限定至少一个夹持面的成形轮廓。
[0020]优选地，配备有成形轮廓的至少一个齿在两个相对的切线面上都具有成形轮廓(限定至少一个夹持面)。
[0021]优选地，定子包含环形外壳，该外壳包围铁芯和齿的外部，并且也覆盖有树脂基质。
[0022]一旦夹持铁芯以及齿的夹持面(或所有齿，在优选结构中所有齿均有至少一个夹持面)的树脂基质变硬，其稳固地将齿保持在铁芯上，抵抗使用时倾向于把每个齿拉离铁芯的机械力。
[0023]没有元件置于齿和铁芯之间，特别是没有粘结层或“弄脏”定子磁路的其它材料。更具体地，齿简单地直接抵靠在铁芯上，并且然后通过树脂的硬化锁定在位置上。
[0024]优选地，夹持面由台阶限定。
[0025]在一个实施例中，夹持面由齿的凸出部限定。
[0026]在另一个实施例中，夹持面由齿的凹槽限定。
[0027]夹持面被至少限定在每个齿的切线面上，朝向定子轴线，或在每个齿的切线面上，朝向定子轴线的反方向。
[0028]优选地，夹持面限定在所有齿上，并且甚至更优选地，在齿的两个上述切线面上。
[0029]如此，每个齿可独立于其它齿由树脂支撑。
[0030]优选地，壳具有至少一个锁定部，该锁定部能够与夹持面啮合，以保持压到环形铁芯的齿。如果锁定部啮合于其上的夹持面分别由凸出部或凹槽限定，则锁定部可由槽或由圆周凸出部限定。
[0031]齿绕轴线成角度地分布，以在两个连续的齿之间限定各自的槽。在一个实施例中，每个绕组至少部分地容纳于各自的槽中，并且插入在环形铁芯上。为此，铁芯分成至少两个部分，优选两个半环。
[0032]在另一个方案(如图9所示)中，每个绕组插入到各自的齿上，齿依次施加于铁芯的接收面。在这个方案中，铁芯可包含单独的环形块，并且不需要分成两个或更多部分。
[0033]每个齿还具有抵靠于环形铁芯上的底壁，以及与底壁相对的顶壁，并且与各自的转子共同限定气隙。在一个实施例中，顶壁具有平行于环形铁芯接收面的平坦外表面，并且横向地抵接相邻齿的相应顶壁。因此，齿具有电和磁的连续性，具有在端壁封闭且不穿过转子的磁力线。
[0034]在另一个实施例中，每个齿的平坦外表面与相邻齿的相应顶壁横向地隔开，以限定各自的气隙。
[0035]该方案显著减少了倾向于在齿的顶壁上封闭的磁通，然而在该结构中，可以使用铁磁材料制成的固定环，该固定环放在齿的顶壁上面，并且刚性连接到顶部以在齿之间建立电和磁的连续性。
[0036]在一个实施例中，环形铁芯具有两个环形接收面，它们彼此相对并且基本垂直于定子轴线，每个接收面容纳各自系列的齿和绕组。
[0037]在另一个实施例中，铁芯具有单独的接收面。
[0038]而且，在一个实施例中，根据本发明的电机为电动机。
[0039]在另一个实施例中，根据本发明的电机为发电机。
[0040]参考根据本发明的过程，特征在于，齿简单地抵靠在环形铁芯的接收面上，并且随后，铁芯和齿被浸溃/涂覆树脂基质以把齿稳固地压在铁芯上。
[0041]优选地，在将齿施加到铁芯上的步骤和浸溃树脂基质的步骤之间，具有把齿夹到铁芯上的步骤(优选通过将铁芯和耦合在其上的齿插入到适当配置的模具中)。该夹步骤在浸溃树脂步骤的至少一部分中持续。该过程还包括，在浸溃步骤之前，将多个绕组施加到铁芯，绕组也浸溃树脂。在施加到铁芯的时候，绕组已经制成。
[0042]在一个实施例中，在施加齿之前绕组被直接施加到铁芯，尤其是，它们安装到铁芯上并且以在每对绕组和部分用于连续施加齿的接收面的之间留出空隙的方式这样间隔开。因此，铁芯最初分成两部分，例如沿穿过定子的一个或多个平面切割，或可准备几块根据小于整个环形的角度范围制成的铁芯。
[0043]在另一个实施例中，铁芯最初已准备成环形并且不切割，同时齿到铁芯上的施加以及绕组到铁芯上的施加，通过将每个绕组安装到各自的齿上并且通过将齿的底壁抵靠在铁芯的接收面上而将齿连续施加到铁芯上来完成。
[0044]在将齿施加到铁芯的步骤之前，或之后，可以具有通过将齿的顶壁安装到铁磁材料制成的固定环上而将至少一个子组的齿连接在一起的步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]根据上述目的的本发明的机械特征清楚地记载在下面的权利要求中并且其优点从以下参考附图的详细说明中显现，【专利附图】
【附图说明】本发明的一个优选的但非限制性的实施例并且其中:
[0046]图1示出了根据本发明的轴流电机的定子；
[0047]图2和3示出了制造图1中定子的两个连续步骤；
[0048]图4和5示出了图1中定子的细节(齿)的两个不同视图；
[0049]图6示出图1中的定子的穿过包含图1的轴线X并且与图中的齿相交的平面的横截面；
[0050]图7示出了根据变体实施例的图6中定子；[0051]图8示出了根据变体实施例的图1中定子的平面图；
[0052]图9示出了在本发明的一个实施例中、安装到齿上的绕组的示例性细节的示意图；
【具体实施方式】
[0053]参考图1，标记I整体表示根据本发明的优选实施例的用于轴流电机的定子。
[0054]本发明领域中，术语“电机”可泛指电动机和发电机。
[0055]定子I基本包含铁磁材料制成的环形铁芯2 (图3中显示的更清楚)，多个绕组3或导线卷，以及也由铁磁材料制成的多个齿4。
[0056]环形铁芯2沿绕轴线“X”的环线延伸，轴线“X”与和定子I关联的转子(已知类型因此不作描述)的旋转轴线重合。
[0057]铁芯2还具有至少一个绕轴线“X”延伸的环形接收面5。优选地，接收面5是平整的并且垂直于轴线“X”。
[0058]更优选地，接收面5为平滑的。
[0059]在一个优选的实施例中，如图所示，铁芯2具有两个彼此相对的环形接收面5。
[0060]铁芯2上装配绕组3，更具体地，绕组3安装在铁芯2上。换句话说，通过制作金属导体的多个彼此平行的线圈获得每个绕组3，以形成最终的环形结构。每个绕组3还具有绝缘支撑7，线圈围绕绝缘支撑设置，并且绕绝缘支撑形成中央开口 6，该中央开口大致成型为匹配环形铁芯2的横截面。
[0061]为了安装绕组(其提前制成)，环形铁芯2被分成两个半环2a、2b，该两个半环优选为彼此相同，每个半环在围绕各自轴线“X1”、“X2”的环线上延伸，以用于部分延伸的线。一旦完成绕组3的安装，则该两个半环2a、2b形成环形铁芯2。
[0062]每个绕组3还具有一对连接端8使得，在定子I制成后，绕组3可按期望的方式连接到电源接线板。
[0063]绕组3因此以这样一种方式安装在铁芯2上，使线圈与铁芯2的延长部的环线连接，并且因此连接穿过铁芯2 (以及穿过齿4，如以下详述)的磁通。换句话说，绕组3具有根据大致径向的方向设置的线圈，即，大致穿过环形铁芯2的轴线“X”。
[0064]绕组3成角度且等距离地围绕轴线“X”置于铁芯2上，并且在它们之间限定用于安装齿4的各自的座9。
[0065]齿4与绕组3交替并被施加在铁芯2的接收面5上。
[0066]更详细地，如图4和5所示，每个齿4具有:
[0067]-底壁4a，其设计成抵靠在铁芯2的接收面5上；
[0068]-顶壁4b，其与底壁4a相对；
[0069]-第一和一第二切线面4c、4d，它们分别在上述底壁4a和顶壁4b之间内部(朝向轴线“X”)和外部(与内部的那个相反)。
[0070]齿4例如通过烧结制成，或其由层压材料制成。在任何情况下，齿4均具有铁磁性。
[0071]顶壁4b具有平滑外表面10，其平行于铁芯2的接收面5，并且被设计成朝向与转子共同限定的(未说明)的气隙。
[0072]通过抵靠上述底壁4a并且沿轴线“X”远离接收面5延伸，齿4被置于铁芯2的接收面5上。
[0073]更具体地，上述多个齿4被分成第一和一个第二系列齿，它们分别施加到第一接收面5和另一个接收面5，并且远离各自的接收面5沿轴线“X”延伸。
[0074]优选地，定子I还包含环形外壳11，其成形为包围铁芯2和齿4的外围，尤其包围齿4的第二切线面4d，以这种方式简化定子I的整体结构。
[0075]有利地，至少一个齿4，优选上述多个齿4的一个子组且还更优选每个齿4，在两个切线面4c、4d的至少一个上具有成形轮廓，该成形轮廓形成大致平行于环形铁芯2的接收面5的至少一个夹持面12，并且当齿4施加于铁芯2时朝向铁芯2的相反方向。
[0076]优选地，夹持面12由优选形成直角的台阶13限定，也就是说，包含两个彼此垂直的表面，特别是第一表面平行于切线面4c、4d并且第二表面平行于接收面5。
[0077]在一个实施例中，如图4和5所示，夹持面12由从上述切线面4c、4d凸出的凸出部限定。
[0078]然而，在另一个实施例中，夹持面12也可由制成在切线面4c、4d中的槽或凹槽限定。该方案在图7中以示例显示(结合以下涉及的另一个特性)。
[0079]优选地，如图1至5所示，夹持面12限定在第一和第二切线面4a、4b上。
[0080]然而，依据一个未描述的实施例，夹持面12可仅限定在第一或第二切线面4a、4b上。
[0081]有利地，至少铁芯2和齿4，并且优选还有壳11，由使定子I的各组件稳定在稳定状态的树脂基质15啮合。
[0082]树脂，夹持夹持面12，将齿4以稳定方式锁定在铁芯2上。通过将齿4的底壁4a简单地抵靠在接收面5上，而不使用将对定子磁路的整体磁阻有不利影响的粘合物，使得齿4最终施加到铁芯2。
[0083]优选地，树脂通过注入或通过模具铸造来施加。
[0084]优选地，壳11具有至少一个锁定部(未说明)，其能够与制成在齿4的第二切线面4d上的夹持面12啮合。
[0085]优选地，在该结构中，锁定部周向地沿绕轴线“X”的整个角度范围延伸，并且可啮合齿4的夹持面12，用于保持压在环形铁芯2的接收部5上的齿4。
[0086]如果夹持面12出现在齿4的第二切线面4d上，并且它们由凸出部13限定(图4和5)，则壳I的锁定部可由沿壳I的在整个圆周范围延伸的喉部有利地限定，并且在喉部内可插入齿4的凸出部13(图6)。
[0087]在另一种情况中，夹持面12出现在齿4的第二切线面4d上，并且它们由槽或凹槽限定，锁定部可由沿壳I的整个圆周范围延伸的凸出部有利地限定，并且凸出部可插入齿的槽或凹槽中(根据未说明的变形)；可选地，对于由壳限定的凸出部，锁定部可包含插入在齿4的槽或凹槽间的线圈16 (例如，由钢制成)，以及由壳11限定的相应喉部(该实施例如图7所示)。
[0088]在两种情况中，壳11保持齿4压在铁芯2上，协助由树脂基质施加的锁定效果。
[0089]树脂通常为具有绝缘属性的环氧树脂，优选具有机械和/或热传导属性。
[0090]如上所述，绕组3成角度且等距离地围绕轴线“X”位于铁芯2上，并且在它们之间限定用于插入齿4的各自的座9。[0091]如图3所示，齿4还成角度且等距离地围绕轴线“X”位于铁芯2上，并且在两个连续的齿4之间限定用于容纳各自的绕组3的各自的槽14。
[0092]如图1和3至5所示，每个齿4的顶壁4b具有大于齿4的剩余部分(尤其相对于限定切线面4c、4d的中央部分)的横截面，其使齿4具有“蘑菇”形。
[0093]优选地，当齿4被施加到铁芯4上时，顶壁4b横向紧靠相邻齿4的相应顶壁4b。换句话说，齿4的顶壁4b具有朝轴线“X”交汇的侧边缘4e (其使平坦外表面为大致梯形)，并被设计成与相邻齿4的相应侧边缘4e接触。
[0094]优选地，一旦施加壳11，它将齿4朝轴线“X”挤压，促使齿4的顶壁4b的相互挤压。
[0095]在该挤压结构中，槽14是闭合的(其下面被铁芯2闭合，侧面和上面被齿4闭合)，并因此允许分散的磁通，该分散的磁通不放弃定子并且因此不与转子相互作用以产生机械力。该结构对于制造电机的磁通尤其有用。
[0096]在一个不同实施例中(如图8所示)，顶壁4b与相邻齿4的相应顶壁4b横向地间隔开以限定各自的气隙。在该实施例中，定子I也可包含至少一个铁磁材料制成的固定环(如图8中虚线所示)，与齿的顶壁重叠，并且刚性地连接到它们，以在齿之间建立电和磁的连续性，克服相邻齿的顶壁的侧边缘不接触的情况。
[0097]优选地，但不是必要地，这种固定环可用于如图1至5所示类型的实施例中，然而，不是所有的齿4都提供有夹持面12。由于固定环的作用使得齿4彼此构成整体，固定环的使用可有效使得不提供有夹持面12的齿被保持在铁芯的位置上。
[0098]在一个未描述的不同实施例中，绕组不安装到铁芯上而是安装到齿上，特别是安装到齿的胫部。换句话说，绕组线圈置于平行于环形铁芯位置的平面上并垂直于轴线，铁芯围绕轴线延伸。在该结构中，环形铁芯可被整体保持而不用分成两个半环。尽管如此，齿在铁芯上的锁定可按前述方式进行，通过对铁芯和齿(且优选还有壳)浸溃树脂基质，该树脂基质通过夹持夹持面，将齿稳定地保持在铁芯上。
[0099]以下描述是根据本发明制造定子I的过程。
[0100]该方法包含步骤:
[0101]-准备铁磁材料制成的铁芯2，其沿环线延伸(特别是，在半环2a、2b的情况下沿环线的伸长延伸)并具有至少一个位于环线上的接收面5 ；
[0102]-准备多个齿4，其具有上述结构，并且特别具有至少一个夹持面12；
[0103]-准备多个绕组3;
[0104]-以这样一种方式将齿4施加到铁芯2上，使得每个齿4的底壁4a简单地抵靠在接收面5上，尤其是不使用插入在铁芯2和齿4之间的界面的粘合物；
[0105]-以这样一种方式将绕组3施加到铁芯2上，使得绕组3与铁芯2共同作用以及与齿4共同作用以用于连接穿过铁芯2和齿4的磁通；
[0106]-以这样一种方式将铁芯2和齿4浸溃树脂基质，使得树脂夹持夹持面12，从而将每个齿4保持在铁芯2上。
[0107]优选地，该过程还包含在环形铁芯2和相关的绕组3和齿4外施加外壳11的步骤。壳11的应用使得相关的锁定部作用在齿4的夹持部12上，该夹持部保持压到铁芯2上的齿4。[0108]在浸溃树脂基质粘合剂的步骤前，具有把齿4夹到铁芯2上的步骤是。
[0109]该夹的步骤包括将包含铁芯、齿和壳的组件插入到模具(未图示)中。模具配置成在定子的两个相对面上施压(即，模具压在齿上)。
[0110]此外，模具被配置成接受(例如，通过注入)浸溃的树脂。
[0111]在利用插入到铁芯2上的绕组3的情况中(实施例如图所示)，铁芯2设置成分为两个铁磁材料制成的半环2、3的配置，每个半环上随后插入各自的绕组3并且一系列各自的齿4被应用。
[0112]为了允许应用齿4，绕组3被设在相互等距离的位置上，以留出包含在它们之间的接收面5的未覆盖的适当部分。
[0113]在应用绕组3之后(以及优选在应用齿4之前)，两个半环2a、2b连起来以重建铁芯2的完整环形。
[0114]在绕组插入到齿的方案中，齿和已经插在齿上的绕组一起施加到铁芯(作为一个整体，不必要分成半环)。
[0115]有可能，在这个步骤中，一些齿不安装绕组。这是配置具有绕组的齿和没有绕组的齿的定子的特点，具有绕组的齿和没有绕组的齿彼此交替以限定一个特殊的磁路。
[0116]在与上述两个方案均一致的一个实施例中(绕组3安装在铁芯2上或绕组3安装在齿4上)，通过将齿4的顶壁4b安装到铁磁材料制成的安装环，将至少一个子组的齿4连起来(例如，对每个半环2a、2b所有的齿4或部分齿4与之相关)的步骤在将齿4施加到铁芯2上的步骤之前。可选地，在齿4上使用安装环的应用可发生在将齿4放置在铁芯2上之后。
[0117]本发明目的在于具有定位在彼此轴向相对的两侧的两个系列齿的定子。该方案适于用在轴向机器上，该轴向机器配置有中央定子以及与定子同轴并位于定子两侧的两个转子。通常，该类型的转子具有表面永磁体，朝向定子。然而，本发明的发明概念还可应用于配置有单个系列齿的定子，也就是说，仅在一侧上。后者结构适于用在具有单个转子的电机上，例如中央转子耦合到与转子同轴并彼此相对的两个定子。
[0118]本发明由于以下原因实现预定目的。
[0119]定子构造为具有仅抵靠的齿，以及将铁芯和齿结合在一起的树脂基质，使得相对于减少了导致磁阻的磁路，获得高水平的坚固性以及机械强度(例如对抗由与转子的磁相互作用引起的齿上的机械力)，磁路不因铁芯和齿之间的存在粘合物而“污染”。
[0120]上述的本发明易于工业应用并且在不脱离本发明概念的范围内可按数个方式修改并变化。此外，本发明的所有细节可替代为技术上等同的元件。
【权利要求】
1.一种轴流电机的定子，包含: -绕轴线(X)延伸并包含至少一个环形接收面(5)的环形铁芯(2); -多个齿(4)，该多个齿被定位的与接收面(5)接触，并从接收面(5)沿所述轴线(X)延伸，每个齿(4)包含朝向轴线(X)的第一切线面(4c)和与第一切线面(4c)相对的第二切线面(4d)； -多个绕组(3)，该多个绕组绕轴线(X)成角度地分布，并与铁芯(2)和齿(4)共同作用，以连接穿过铁芯⑵和齿⑷的磁通， 其特征在于，至少一个齿(4)在至少一个切线面(4c，4d)包含形成朝向环形铁芯(2)的相反方向的至少一个夹持面(12)的成形轮廓，其特征还在于，定子(I)包含至少将环形铁芯(2)和齿(4)结合在一起的树脂基质。
2.根据权利要求1所述的定子，其中所述夹持面(12)由成形轮廓的台阶(13)形成，并基本平行于环形铁芯(2)的接收面(5)。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述夹持面(12)至少形成在所述至少一个齿(4)的第一切线面(4c)上。
4.根据前述任一权利要求所述的定子，其中至少一个夹持面(12)由每个齿(4)形成。
5.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述夹持面(12)至少形成在所述至少一个齿(4)的第二切线面(4d)上，并且其中定子(I)包含成形为围绕齿(4)的第二切线面(4d)并且包含至少一个锁定部的外壳(11)，锁定部啮合所述夹持面(12)以用于保持压在环形铁芯⑵上的齿⑷。
6.根据权利要求5所述的定子，其中所述至少一个夹持面(12)由每个齿(4)形成，并且其中壳(11)的所述锁定部沿着围绕轴线(X)的整个角度范围周向地延伸，并且可啮合齿(4)的所述夹持面(12)以用于保持压在环形铁芯(2)上的齿(4)。
7.根据前述任一权利要求所述的定子，其中齿(4)围绕轴线(X)成角度地分布，以在接连放置的两个齿(X)之间形成各自的槽(14)，并且其中每个绕组(3)至少部分容纳在一个槽(14)中并安装在环形铁芯(2)上。
8.根据权利要求1-6中任一所述的定子，其中每个绕组(3)安装在各自的齿(4)上。
9.根据前述任一权利要求所述的定子，其中每个齿(4)还包含抵靠在环形铁芯(2)的接收面(5)上的底壁(4a)，以及与底壁(4a)相对的顶壁(4b)，其中所述顶壁(4b)包含平行于环形铁芯(2)的接收面(5)并且横向紧靠相邻齿(4)的相应顶壁(4b)的平滑外表面(10)。
10.根据权利要求1-8中任一的所述定子，其中每个齿(4)还包含抵靠在环形铁芯(2)的接收面(5)上的底壁(4a),以及与底壁(4a)相对的顶壁(4b)，其中所述顶壁(4b)包含平行于环形铁芯(2)的接收面(5)的平滑外表面(10)，并且所述顶壁与相邻齿(4)的相应顶壁(4b)横向地间隔开，以形成各自的气隙，所述定子(I)还包含铁磁材料制成的至少一个固定环，该至少一个固定环刚性连接到齿(4)的顶壁(4b)，以在齿(4)之间建立电和磁的连续性。
11.根据权利要求1所述的定子，其中环形铁芯(2)包含第一和第二环形接收面(5)，它们彼此相对并基本垂直于轴线(X),并且其中多个齿(4)划分成施加到第一接收面(5)并沿轴线(X)远离第一接收面(5)延伸的第一组齿(4)、以及施加到第二接收面(5)并沿轴线(X)远离第二接收面(5)延伸的第二组齿(4)，每组中至少一个齿(4)包含所述夹持面(12)。
12.一种轴流电机，其包含根据前述任一权利要求所述的定子(I)。
13.一种用于制造轴流电机定子的方法，包含以下步骤: -准备铁芯(2)，该铁芯由铁磁材料制成并沿环线延伸，并包含至少一个位于所述环线上的接收面(5)； -准备由铁磁材料制成的多个齿(4)，每个齿(4)包含能够与接收面(5)啮合的底壁(4a)，与底壁(4a)相对的顶壁(4b)，以及彼此相对并位于底壁(4a)和顶壁(4b)之间的至少两个切线壁(4c，4d)，并且其中在至少一个切线面(4c，4d)上，每个齿(4)包含成形轮廓，该成形轮廓形成朝向底壁(4a)相反方向的至少一个夹持面(12)。 -准备多个绕组(3); -以这样一种方式将齿⑷施加到铁芯⑵上，使得每个齿⑷的底壁(4a)简单地抵靠在接收面(5)上； -以这样一种方式将绕组⑶施加到铁芯⑵上，使得绕组⑶与铁芯⑵以及齿(4)共同作用以用于连接穿过铁芯(2)和齿(4)的磁通； -将齿(4)施加到铁芯(2)上之后，以这样一种方式用树脂基质浸溃铁芯(2)和齿(4)，使得树脂粘在夹持面(12)上，从而将齿(4)保持在铁芯(2)上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在将齿(4)施加到铁芯(2)上的步骤和浸溃树脂基质的步骤之间，存在通过将铁芯`(2)以及施加到铁芯上的齿(4)插入模具以将齿(4)夹到铁芯(2)上的步骤。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中准备铁磁铁芯(2)的步骤通过准备两个由铁磁材料制成的半环(2a，2b)来进行，并且其中所述施加绕组(3)的步骤通过在各个半环(2a，2b)上安装绕组(3)来执行，施加绕组(3)的步骤在将齿(4)施加到半环(2a，2b)上的步骤之前来进行；所述方法还包含将半环(2a，2b)连起来以重建整个环形铁芯(2)的步骤。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中准备铁芯(2)的步骤通过准备单个由铁磁材料制成的环形铁芯⑵来进行，并且其中在铁芯⑵上施加齿⑷的步骤以及在铁芯(2)上施加绕组(3)的步骤通过在各个齿(4)上安装每个绕组(3)、然后通过将齿(4)的底壁(4a)抵靠在铁芯(2)的接收面(5)上而将齿(4)施加到铁芯(2)上来执行。
17.根据前述权利要求13至16任一所述的方法，其中在将齿(4)施加到铁芯(2)上的步骤之前，进行通过将所述齿(4)的顶壁(4b)固定到铁磁材料制成的固定环而将至少一个子组的所述齿(4)连起来的步骤。
18.根据权利要求13至17任一所述的方法，其中在将齿(4)施加到铁芯(2)的步骤之后，进行通过将所述齿(4)的底壁(4a)固定到铁磁材料制成的固定环而将至少一个子组的所述齿连接起来的步骤。
19.根据权利要求13至18任一所述的方法，包含从外部将环形壳(11)耦合到环形铁芯⑵、齿(4)以及绕组(3)的步骤，所述壳(11)包含与所述至少一个齿⑷的夹持面(12)啮合的至少一个锁定部，用以保持压在环形铁芯(2)上的齿(4)。
【文档编号】H02K15/02GK103887904SQ201310757162
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】法比奥·卢基 申请人:卢基R.电气机械有限责任公司
【专利摘要】本发明描述了一种轴流电机的定子，其包含铁磁材料制成的环形铁芯(2)以及在可选配置中成角度地分布在铁芯(2)上的多个绕组(3)和齿(4)。在至少一个相对侧面上，齿具有成形轮廓，该成形轮廓限定至少一个夹持面(12)以便与设计成在铁芯(2)上稳固地挤压齿(4)的树脂基质共同作用。
【专利说明】轴流电机的定子及其制造过程
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴流电机的定子及其制造过程。
【背景技术】
[0002]轴流电机具有特殊的机构是已知的，其中绕组和/或永磁定子以及转子位于彼此靠近的各个平行盘上，该各个平行盘由厚度沿转子的旋转轴方向延伸的气隙间隔开来。因此该结构显然不同于径流电机。
[0003]这种类型的电机有两种主要结构，第一种包含插入在两个固定定子盘之间的单个转子，另一种包含插入两个转子盘之间的固定定子盘。
[0004]通常，轴流电机的转子是永磁体型，同时定子包含其上装有无数线圈的环形铁磁芯，线圈连接转子磁场。
[0005]更详细地，线圈插入在相同数量的由铁磁材料制成的齿之间，齿相对转子限定了上述气隙，并且齿与铁磁芯一同，确定定子磁通线的延伸。换句话说，齿从平行于转子的旋转轴的环形铁芯开始延伸，并且其内放置有线圈的槽被限定在齿间。不考虑所选的结构，制造定子的不同方法是现有已知的。
[0006]在第一方案中定子首先由一连串冲压板连接制造，限定已经具有齿和齿间槽的铁磁材料制成的主体的最终形状。然后线圈通过在各个槽中手动缠绕铜导线制成。
[0007]同时，一方面该系统给予定子显著的机械强度，应当注意的是，存在由于手动缠绕线圈导致的显著的构造复杂化的缺点。这对电机的生产成本有消极且严重的影响。
[0008]第二方案包含将环形平滑铁磁芯对半切割，以获得两个半环，并且接着在每个半环上安装先前制成的线圈。这种方案，定子可以被简单且廉价地制成(线圈可通过简单工业步骤获得)，不使用铁磁材料制成的齿。这导致的首要缺点为磁通的高分散性，磁通不能正确传输，因此这些机器具有差的性能水平。
[0009]第三方案由相同 申请人:的意大利专利申请RN2008A000062公开，并且包含在分成两半的环上插入预先安装的环形线圈，在线圈之间，同时插入由铁磁材料制成具有适当的座也用于安装在环形铁芯上的齿。该方案具有铁芯上齿的相当大的机械保持的优点。然而，应当注意，槽和环形铁芯之间存在间隙，该间隙对于允许齿简单地安装在环形铁芯上是必须的，该间隙引入增加磁路磁阻的气隙，对电机的性能有不利影响。
[0010]另一个方案由专利文献GB1364684公开；该文献记载了用于构造轴流机定子的步骤，并同时强调了其缺点，其中齿与环形铁芯分别制造，并且固定到环形铁芯，在施加线圈后，通过胶粘到环形铁芯的平坦表面。
[0011]然而,该方案在电气(胶的存在对磁路具有负面影响,对电机的性能有不利影响)和机械(齿的机械强度受限于胶的保持，胶可能不足以承受高磁力，高磁力倾向于把齿拉离环形铁芯)上都有缺点。
【发明内容】
[0012]因此本发明的目的在于提供一种克服现有技术中上述缺点的用于轴流电机的定子及其制造过程。
[0013]更具体地，本发明的目的在于提供一种具有良好性能水平的用于轴流电机的定子，其具有高机械强度并且同时被容易和廉价地制造。
[0014]本发明还涉及制造定子的过程。
[0015]该目的完全由根据本发明的定子来实现，其特征在所附权利要求中。
[0016]更具体地，根据本发明的定子包含环形铁芯，环形铁芯具有最初由铁芯分隔的容纳部和多个齿。
[0017]根据本发明，在面向定子轴的至少一个各自的切线表面上或在相反侧，至少一个齿具有成形轮廓，成形轮廓限定了面向环形铁芯的相反方向的至少一个夹持面；此外，定子包含覆盖并将环形铁芯和齿结合在一起的树脂基质。
[0018]优选地，夹持面基本平行于环形铁芯的接收面。
[0019]优选地，在齿的至少一个切线表面上，多个齿具有(更优选地，所有齿具有)限定至少一个夹持面的成形轮廓。
[0020]优选地，配备有成形轮廓的至少一个齿在两个相对的切线面上都具有成形轮廓(限定至少一个夹持面)。
[0021]优选地，定子包含环形外壳，该外壳包围铁芯和齿的外部，并且也覆盖有树脂基质。
[0022]一旦夹持铁芯以及齿的夹持面(或所有齿，在优选结构中所有齿均有至少一个夹持面)的树脂基质变硬，其稳固地将齿保持在铁芯上，抵抗使用时倾向于把每个齿拉离铁芯的机械力。
[0023]没有元件置于齿和铁芯之间，特别是没有粘结层或“弄脏”定子磁路的其它材料。更具体地，齿简单地直接抵靠在铁芯上，并且然后通过树脂的硬化锁定在位置上。
[0024]优选地，夹持面由台阶限定。
[0025]在一个实施例中，夹持面由齿的凸出部限定。
[0026]在另一个实施例中，夹持面由齿的凹槽限定。
[0027]夹持面被至少限定在每个齿的切线面上，朝向定子轴线，或在每个齿的切线面上，朝向定子轴线的反方向。
[0028]优选地，夹持面限定在所有齿上，并且甚至更优选地，在齿的两个上述切线面上。
[0029]如此，每个齿可独立于其它齿由树脂支撑。
[0030]优选地，壳具有至少一个锁定部，该锁定部能够与夹持面啮合，以保持压到环形铁芯的齿。如果锁定部啮合于其上的夹持面分别由凸出部或凹槽限定，则锁定部可由槽或由圆周凸出部限定。
[0031]齿绕轴线成角度地分布，以在两个连续的齿之间限定各自的槽。在一个实施例中，每个绕组至少部分地容纳于各自的槽中，并且插入在环形铁芯上。为此，铁芯分成至少两个部分，优选两个半环。
[0032]在另一个方案(如图9所示)中，每个绕组插入到各自的齿上，齿依次施加于铁芯的接收面。在这个方案中，铁芯可包含单独的环形块，并且不需要分成两个或更多部分。
[0033]每个齿还具有抵靠于环形铁芯上的底壁，以及与底壁相对的顶壁，并且与各自的转子共同限定气隙。在一个实施例中，顶壁具有平行于环形铁芯接收面的平坦外表面，并且横向地抵接相邻齿的相应顶壁。因此，齿具有电和磁的连续性，具有在端壁封闭且不穿过转子的磁力线。
[0034]在另一个实施例中，每个齿的平坦外表面与相邻齿的相应顶壁横向地隔开，以限定各自的气隙。
[0035]该方案显著减少了倾向于在齿的顶壁上封闭的磁通，然而在该结构中，可以使用铁磁材料制成的固定环，该固定环放在齿的顶壁上面，并且刚性连接到顶部以在齿之间建立电和磁的连续性。
[0036]在一个实施例中，环形铁芯具有两个环形接收面，它们彼此相对并且基本垂直于定子轴线，每个接收面容纳各自系列的齿和绕组。
[0037]在另一个实施例中，铁芯具有单独的接收面。
[0038]而且，在一个实施例中，根据本发明的电机为电动机。
[0039]在另一个实施例中，根据本发明的电机为发电机。
[0040]参考根据本发明的过程，特征在于，齿简单地抵靠在环形铁芯的接收面上，并且随后，铁芯和齿被浸溃/涂覆树脂基质以把齿稳固地压在铁芯上。
[0041]优选地，在将齿施加到铁芯上的步骤和浸溃树脂基质的步骤之间，具有把齿夹到铁芯上的步骤(优选通过将铁芯和耦合在其上的齿插入到适当配置的模具中)。该夹步骤在浸溃树脂步骤的至少一部分中持续。该过程还包括，在浸溃步骤之前，将多个绕组施加到铁芯，绕组也浸溃树脂。在施加到铁芯的时候，绕组已经制成。
[0042]在一个实施例中，在施加齿之前绕组被直接施加到铁芯，尤其是，它们安装到铁芯上并且以在每对绕组和部分用于连续施加齿的接收面的之间留出空隙的方式这样间隔开。因此，铁芯最初分成两部分，例如沿穿过定子的一个或多个平面切割，或可准备几块根据小于整个环形的角度范围制成的铁芯。
[0043]在另一个实施例中，铁芯最初已准备成环形并且不切割，同时齿到铁芯上的施加以及绕组到铁芯上的施加，通过将每个绕组安装到各自的齿上并且通过将齿的底壁抵靠在铁芯的接收面上而将齿连续施加到铁芯上来完成。
[0044]在将齿施加到铁芯的步骤之前，或之后，可以具有通过将齿的顶壁安装到铁磁材料制成的固定环上而将至少一个子组的齿连接在一起的步骤。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]根据上述目的的本发明的机械特征清楚地记载在下面的权利要求中并且其优点从以下参考附图的详细说明中显现，【专利附图】
【附图说明】本发明的一个优选的但非限制性的实施例并且其中:
[0046]图1示出了根据本发明的轴流电机的定子；
[0047]图2和3示出了制造图1中定子的两个连续步骤；
[0048]图4和5示出了图1中定子的细节(齿)的两个不同视图；
[0049]图6示出图1中的定子的穿过包含图1的轴线X并且与图中的齿相交的平面的横截面；
[0050]图7示出了根据变体实施例的图6中定子；[0051]图8示出了根据变体实施例的图1中定子的平面图；
[0052]图9示出了在本发明的一个实施例中、安装到齿上的绕组的示例性细节的示意图；
【具体实施方式】
[0053]参考图1，标记I整体表示根据本发明的优选实施例的用于轴流电机的定子。
[0054]本发明领域中，术语“电机”可泛指电动机和发电机。
[0055]定子I基本包含铁磁材料制成的环形铁芯2 (图3中显示的更清楚)，多个绕组3或导线卷，以及也由铁磁材料制成的多个齿4。
[0056]环形铁芯2沿绕轴线“X”的环线延伸，轴线“X”与和定子I关联的转子(已知类型因此不作描述)的旋转轴线重合。
[0057]铁芯2还具有至少一个绕轴线“X”延伸的环形接收面5。优选地，接收面5是平整的并且垂直于轴线“X”。
[0058]更优选地，接收面5为平滑的。
[0059]在一个优选的实施例中，如图所示，铁芯2具有两个彼此相对的环形接收面5。
[0060]铁芯2上装配绕组3，更具体地，绕组3安装在铁芯2上。换句话说，通过制作金属导体的多个彼此平行的线圈获得每个绕组3，以形成最终的环形结构。每个绕组3还具有绝缘支撑7，线圈围绕绝缘支撑设置，并且绕绝缘支撑形成中央开口 6，该中央开口大致成型为匹配环形铁芯2的横截面。
[0061]为了安装绕组(其提前制成)，环形铁芯2被分成两个半环2a、2b，该两个半环优选为彼此相同，每个半环在围绕各自轴线“X1”、“X2”的环线上延伸，以用于部分延伸的线。一旦完成绕组3的安装，则该两个半环2a、2b形成环形铁芯2。
[0062]每个绕组3还具有一对连接端8使得，在定子I制成后，绕组3可按期望的方式连接到电源接线板。
[0063]绕组3因此以这样一种方式安装在铁芯2上，使线圈与铁芯2的延长部的环线连接，并且因此连接穿过铁芯2 (以及穿过齿4，如以下详述)的磁通。换句话说，绕组3具有根据大致径向的方向设置的线圈，即，大致穿过环形铁芯2的轴线“X”。
[0064]绕组3成角度且等距离地围绕轴线“X”置于铁芯2上，并且在它们之间限定用于安装齿4的各自的座9。
[0065]齿4与绕组3交替并被施加在铁芯2的接收面5上。
[0066]更详细地，如图4和5所示，每个齿4具有:
[0067]-底壁4a，其设计成抵靠在铁芯2的接收面5上；
[0068]-顶壁4b，其与底壁4a相对；
[0069]-第一和一第二切线面4c、4d，它们分别在上述底壁4a和顶壁4b之间内部(朝向轴线“X”)和外部(与内部的那个相反)。
[0070]齿4例如通过烧结制成，或其由层压材料制成。在任何情况下，齿4均具有铁磁性。
[0071]顶壁4b具有平滑外表面10，其平行于铁芯2的接收面5，并且被设计成朝向与转子共同限定的(未说明)的气隙。
[0072]通过抵靠上述底壁4a并且沿轴线“X”远离接收面5延伸，齿4被置于铁芯2的接收面5上。
[0073]更具体地，上述多个齿4被分成第一和一个第二系列齿，它们分别施加到第一接收面5和另一个接收面5，并且远离各自的接收面5沿轴线“X”延伸。
[0074]优选地，定子I还包含环形外壳11，其成形为包围铁芯2和齿4的外围，尤其包围齿4的第二切线面4d，以这种方式简化定子I的整体结构。
[0075]有利地，至少一个齿4，优选上述多个齿4的一个子组且还更优选每个齿4，在两个切线面4c、4d的至少一个上具有成形轮廓，该成形轮廓形成大致平行于环形铁芯2的接收面5的至少一个夹持面12，并且当齿4施加于铁芯2时朝向铁芯2的相反方向。
[0076]优选地，夹持面12由优选形成直角的台阶13限定，也就是说，包含两个彼此垂直的表面，特别是第一表面平行于切线面4c、4d并且第二表面平行于接收面5。
[0077]在一个实施例中，如图4和5所示，夹持面12由从上述切线面4c、4d凸出的凸出部限定。
[0078]然而，在另一个实施例中，夹持面12也可由制成在切线面4c、4d中的槽或凹槽限定。该方案在图7中以示例显示(结合以下涉及的另一个特性)。
[0079]优选地，如图1至5所示，夹持面12限定在第一和第二切线面4a、4b上。
[0080]然而，依据一个未描述的实施例，夹持面12可仅限定在第一或第二切线面4a、4b上。
[0081]有利地，至少铁芯2和齿4，并且优选还有壳11，由使定子I的各组件稳定在稳定状态的树脂基质15啮合。
[0082]树脂，夹持夹持面12，将齿4以稳定方式锁定在铁芯2上。通过将齿4的底壁4a简单地抵靠在接收面5上，而不使用将对定子磁路的整体磁阻有不利影响的粘合物，使得齿4最终施加到铁芯2。
[0083]优选地，树脂通过注入或通过模具铸造来施加。
[0084]优选地，壳11具有至少一个锁定部(未说明)，其能够与制成在齿4的第二切线面4d上的夹持面12啮合。
[0085]优选地，在该结构中，锁定部周向地沿绕轴线“X”的整个角度范围延伸，并且可啮合齿4的夹持面12，用于保持压在环形铁芯2的接收部5上的齿4。
[0086]如果夹持面12出现在齿4的第二切线面4d上，并且它们由凸出部13限定(图4和5)，则壳I的锁定部可由沿壳I的在整个圆周范围延伸的喉部有利地限定，并且在喉部内可插入齿4的凸出部13(图6)。
[0087]在另一种情况中，夹持面12出现在齿4的第二切线面4d上，并且它们由槽或凹槽限定，锁定部可由沿壳I的整个圆周范围延伸的凸出部有利地限定，并且凸出部可插入齿的槽或凹槽中(根据未说明的变形)；可选地，对于由壳限定的凸出部，锁定部可包含插入在齿4的槽或凹槽间的线圈16 (例如，由钢制成)，以及由壳11限定的相应喉部(该实施例如图7所示)。
[0088]在两种情况中，壳11保持齿4压在铁芯2上，协助由树脂基质施加的锁定效果。
[0089]树脂通常为具有绝缘属性的环氧树脂，优选具有机械和/或热传导属性。
[0090]如上所述，绕组3成角度且等距离地围绕轴线“X”位于铁芯2上，并且在它们之间限定用于插入齿4的各自的座9。[0091]如图3所示，齿4还成角度且等距离地围绕轴线“X”位于铁芯2上，并且在两个连续的齿4之间限定用于容纳各自的绕组3的各自的槽14。
[0092]如图1和3至5所示，每个齿4的顶壁4b具有大于齿4的剩余部分(尤其相对于限定切线面4c、4d的中央部分)的横截面，其使齿4具有“蘑菇”形。
[0093]优选地，当齿4被施加到铁芯4上时，顶壁4b横向紧靠相邻齿4的相应顶壁4b。换句话说，齿4的顶壁4b具有朝轴线“X”交汇的侧边缘4e (其使平坦外表面为大致梯形)，并被设计成与相邻齿4的相应侧边缘4e接触。
[0094]优选地，一旦施加壳11，它将齿4朝轴线“X”挤压，促使齿4的顶壁4b的相互挤压。
[0095]在该挤压结构中，槽14是闭合的(其下面被铁芯2闭合，侧面和上面被齿4闭合)，并因此允许分散的磁通，该分散的磁通不放弃定子并且因此不与转子相互作用以产生机械力。该结构对于制造电机的磁通尤其有用。
[0096]在一个不同实施例中(如图8所示)，顶壁4b与相邻齿4的相应顶壁4b横向地间隔开以限定各自的气隙。在该实施例中，定子I也可包含至少一个铁磁材料制成的固定环(如图8中虚线所示)，与齿的顶壁重叠，并且刚性地连接到它们，以在齿之间建立电和磁的连续性，克服相邻齿的顶壁的侧边缘不接触的情况。
[0097]优选地，但不是必要地，这种固定环可用于如图1至5所示类型的实施例中，然而，不是所有的齿4都提供有夹持面12。由于固定环的作用使得齿4彼此构成整体，固定环的使用可有效使得不提供有夹持面12的齿被保持在铁芯的位置上。
[0098]在一个未描述的不同实施例中，绕组不安装到铁芯上而是安装到齿上，特别是安装到齿的胫部。换句话说，绕组线圈置于平行于环形铁芯位置的平面上并垂直于轴线，铁芯围绕轴线延伸。在该结构中，环形铁芯可被整体保持而不用分成两个半环。尽管如此，齿在铁芯上的锁定可按前述方式进行，通过对铁芯和齿(且优选还有壳)浸溃树脂基质，该树脂基质通过夹持夹持面，将齿稳定地保持在铁芯上。
[0099]以下描述是根据本发明制造定子I的过程。
[0100]该方法包含步骤:
[0101]-准备铁磁材料制成的铁芯2，其沿环线延伸(特别是，在半环2a、2b的情况下沿环线的伸长延伸)并具有至少一个位于环线上的接收面5 ；
[0102]-准备多个齿4，其具有上述结构，并且特别具有至少一个夹持面12；
[0103]-准备多个绕组3;
[0104]-以这样一种方式将齿4施加到铁芯2上，使得每个齿4的底壁4a简单地抵靠在接收面5上，尤其是不使用插入在铁芯2和齿4之间的界面的粘合物；
[0105]-以这样一种方式将绕组3施加到铁芯2上，使得绕组3与铁芯2共同作用以及与齿4共同作用以用于连接穿过铁芯2和齿4的磁通；
[0106]-以这样一种方式将铁芯2和齿4浸溃树脂基质，使得树脂夹持夹持面12，从而将每个齿4保持在铁芯2上。
[0107]优选地，该过程还包含在环形铁芯2和相关的绕组3和齿4外施加外壳11的步骤。壳11的应用使得相关的锁定部作用在齿4的夹持部12上，该夹持部保持压到铁芯2上的齿4。[0108]在浸溃树脂基质粘合剂的步骤前，具有把齿4夹到铁芯2上的步骤是。
[0109]该夹的步骤包括将包含铁芯、齿和壳的组件插入到模具(未图示)中。模具配置成在定子的两个相对面上施压(即，模具压在齿上)。
[0110]此外，模具被配置成接受(例如，通过注入)浸溃的树脂。
[0111]在利用插入到铁芯2上的绕组3的情况中(实施例如图所示)，铁芯2设置成分为两个铁磁材料制成的半环2、3的配置，每个半环上随后插入各自的绕组3并且一系列各自的齿4被应用。
[0112]为了允许应用齿4，绕组3被设在相互等距离的位置上，以留出包含在它们之间的接收面5的未覆盖的适当部分。
[0113]在应用绕组3之后(以及优选在应用齿4之前)，两个半环2a、2b连起来以重建铁芯2的完整环形。
[0114]在绕组插入到齿的方案中，齿和已经插在齿上的绕组一起施加到铁芯(作为一个整体，不必要分成半环)。
[0115]有可能，在这个步骤中，一些齿不安装绕组。这是配置具有绕组的齿和没有绕组的齿的定子的特点，具有绕组的齿和没有绕组的齿彼此交替以限定一个特殊的磁路。
[0116]在与上述两个方案均一致的一个实施例中(绕组3安装在铁芯2上或绕组3安装在齿4上)，通过将齿4的顶壁4b安装到铁磁材料制成的安装环，将至少一个子组的齿4连起来(例如，对每个半环2a、2b所有的齿4或部分齿4与之相关)的步骤在将齿4施加到铁芯2上的步骤之前。可选地，在齿4上使用安装环的应用可发生在将齿4放置在铁芯2上之后。
[0117]本发明目的在于具有定位在彼此轴向相对的两侧的两个系列齿的定子。该方案适于用在轴向机器上，该轴向机器配置有中央定子以及与定子同轴并位于定子两侧的两个转子。通常，该类型的转子具有表面永磁体，朝向定子。然而，本发明的发明概念还可应用于配置有单个系列齿的定子，也就是说，仅在一侧上。后者结构适于用在具有单个转子的电机上，例如中央转子耦合到与转子同轴并彼此相对的两个定子。
[0118]本发明由于以下原因实现预定目的。
[0119]定子构造为具有仅抵靠的齿，以及将铁芯和齿结合在一起的树脂基质，使得相对于减少了导致磁阻的磁路，获得高水平的坚固性以及机械强度(例如对抗由与转子的磁相互作用引起的齿上的机械力)，磁路不因铁芯和齿之间的存在粘合物而“污染”。
[0120]上述的本发明易于工业应用并且在不脱离本发明概念的范围内可按数个方式修改并变化。此外，本发明的所有细节可替代为技术上等同的元件。
【权利要求】
1.一种轴流电机的定子，包含: -绕轴线(X)延伸并包含至少一个环形接收面(5)的环形铁芯(2); -多个齿(4)，该多个齿被定位的与接收面(5)接触，并从接收面(5)沿所述轴线(X)延伸，每个齿(4)包含朝向轴线(X)的第一切线面(4c)和与第一切线面(4c)相对的第二切线面(4d)； -多个绕组(3)，该多个绕组绕轴线(X)成角度地分布，并与铁芯(2)和齿(4)共同作用，以连接穿过铁芯⑵和齿⑷的磁通， 其特征在于，至少一个齿(4)在至少一个切线面(4c，4d)包含形成朝向环形铁芯(2)的相反方向的至少一个夹持面(12)的成形轮廓，其特征还在于，定子(I)包含至少将环形铁芯(2)和齿(4)结合在一起的树脂基质。
2.根据权利要求1所述的定子，其中所述夹持面(12)由成形轮廓的台阶(13)形成，并基本平行于环形铁芯(2)的接收面(5)。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述夹持面(12)至少形成在所述至少一个齿(4)的第一切线面(4c)上。
4.根据前述任一权利要求所述的定子，其中至少一个夹持面(12)由每个齿(4)形成。
5.根据权利要求1或2所述的定子，其中所述夹持面(12)至少形成在所述至少一个齿(4)的第二切线面(4d)上，并且其中定子(I)包含成形为围绕齿(4)的第二切线面(4d)并且包含至少一个锁定部的外壳(11)，锁定部啮合所述夹持面(12)以用于保持压在环形铁芯⑵上的齿⑷。
6.根据权利要求5所述的定子，其中所述至少一个夹持面(12)由每个齿(4)形成，并且其中壳(11)的所述锁定部沿着围绕轴线(X)的整个角度范围周向地延伸，并且可啮合齿(4)的所述夹持面(12)以用于保持压在环形铁芯(2)上的齿(4)。
7.根据前述任一权利要求所述的定子，其中齿(4)围绕轴线(X)成角度地分布，以在接连放置的两个齿(X)之间形成各自的槽(14)，并且其中每个绕组(3)至少部分容纳在一个槽(14)中并安装在环形铁芯(2)上。
8.根据权利要求1-6中任一所述的定子，其中每个绕组(3)安装在各自的齿(4)上。
9.根据前述任一权利要求所述的定子，其中每个齿(4)还包含抵靠在环形铁芯(2)的接收面(5)上的底壁(4a)，以及与底壁(4a)相对的顶壁(4b)，其中所述顶壁(4b)包含平行于环形铁芯(2)的接收面(5)并且横向紧靠相邻齿(4)的相应顶壁(4b)的平滑外表面(10)。
10.根据权利要求1-8中任一的所述定子，其中每个齿(4)还包含抵靠在环形铁芯(2)的接收面(5)上的底壁(4a),以及与底壁(4a)相对的顶壁(4b)，其中所述顶壁(4b)包含平行于环形铁芯(2)的接收面(5)的平滑外表面(10)，并且所述顶壁与相邻齿(4)的相应顶壁(4b)横向地间隔开，以形成各自的气隙，所述定子(I)还包含铁磁材料制成的至少一个固定环，该至少一个固定环刚性连接到齿(4)的顶壁(4b)，以在齿(4)之间建立电和磁的连续性。
11.根据权利要求1所述的定子，其中环形铁芯(2)包含第一和第二环形接收面(5)，它们彼此相对并基本垂直于轴线(X),并且其中多个齿(4)划分成施加到第一接收面(5)并沿轴线(X)远离第一接收面(5)延伸的第一组齿(4)、以及施加到第二接收面(5)并沿轴线(X)远离第二接收面(5)延伸的第二组齿(4)，每组中至少一个齿(4)包含所述夹持面(12)。
12.一种轴流电机，其包含根据前述任一权利要求所述的定子(I)。
13.一种用于制造轴流电机定子的方法，包含以下步骤: -准备铁芯(2)，该铁芯由铁磁材料制成并沿环线延伸，并包含至少一个位于所述环线上的接收面(5)； -准备由铁磁材料制成的多个齿(4)，每个齿(4)包含能够与接收面(5)啮合的底壁(4a)，与底壁(4a)相对的顶壁(4b)，以及彼此相对并位于底壁(4a)和顶壁(4b)之间的至少两个切线壁(4c，4d)，并且其中在至少一个切线面(4c，4d)上，每个齿(4)包含成形轮廓，该成形轮廓形成朝向底壁(4a)相反方向的至少一个夹持面(12)。 -准备多个绕组(3); -以这样一种方式将齿⑷施加到铁芯⑵上，使得每个齿⑷的底壁(4a)简单地抵靠在接收面(5)上； -以这样一种方式将绕组⑶施加到铁芯⑵上，使得绕组⑶与铁芯⑵以及齿(4)共同作用以用于连接穿过铁芯(2)和齿(4)的磁通； -将齿(4)施加到铁芯(2)上之后，以这样一种方式用树脂基质浸溃铁芯(2)和齿(4)，使得树脂粘在夹持面(12)上，从而将齿(4)保持在铁芯(2)上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在将齿(4)施加到铁芯(2)上的步骤和浸溃树脂基质的步骤之间，存在通过将铁芯`(2)以及施加到铁芯上的齿(4)插入模具以将齿(4)夹到铁芯(2)上的步骤。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中准备铁磁铁芯(2)的步骤通过准备两个由铁磁材料制成的半环(2a，2b)来进行，并且其中所述施加绕组(3)的步骤通过在各个半环(2a，2b)上安装绕组(3)来执行，施加绕组(3)的步骤在将齿(4)施加到半环(2a，2b)上的步骤之前来进行；所述方法还包含将半环(2a，2b)连起来以重建整个环形铁芯(2)的步骤。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中准备铁芯(2)的步骤通过准备单个由铁磁材料制成的环形铁芯⑵来进行，并且其中在铁芯⑵上施加齿⑷的步骤以及在铁芯(2)上施加绕组(3)的步骤通过在各个齿(4)上安装每个绕组(3)、然后通过将齿(4)的底壁(4a)抵靠在铁芯(2)的接收面(5)上而将齿(4)施加到铁芯(2)上来执行。
17.根据前述权利要求13至16任一所述的方法，其中在将齿(4)施加到铁芯(2)上的步骤之前，进行通过将所述齿(4)的顶壁(4b)固定到铁磁材料制成的固定环而将至少一个子组的所述齿(4)连起来的步骤。
18.根据权利要求13至17任一所述的方法，其中在将齿(4)施加到铁芯(2)的步骤之后，进行通过将所述齿(4)的底壁(4a)固定到铁磁材料制成的固定环而将至少一个子组的所述齿连接起来的步骤。
19.根据权利要求13至18任一所述的方法，包含从外部将环形壳(11)耦合到环形铁芯⑵、齿(4)以及绕组(3)的步骤，所述壳(11)包含与所述至少一个齿⑷的夹持面(12)啮合的至少一个锁定部，用以保持压在环形铁芯(2)上的齿(4)。
【文档编号】H02K15/02GK103887904SQ201310757162
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】法比奥·卢基 申请人:卢基R.电气机械有限责任公司
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